[发明专利]早龄期混凝土相对湿度-拉应力耦合模型的构建方法

权利要求书

1.一种早龄期混凝土相对湿度-拉应力耦合模型的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、浇筑混凝土试件：浇筑长方体的混凝土试件，且在混凝土试件内部预埋湿度传感器；湿度传感器能实时监测混凝土试件的内部湿度；

步骤2、养护混凝土试件：混凝土试件浇筑完成后，对其进行养护，当养护至1天后，拆除浇筑模具；设垂直于混凝土试件长度方向的其中一个外侧面为侧面A，则将侧面A暴露在空气中，其余五个外侧面均包覆防水膜，接着继续进行养护；

步骤3、加载拉应力：当混凝土试件养护至设定龄期t时，湿度传感器监测得到的混凝土试件的内部湿度为H₁；在设定龄期t时，对混凝土试件施加长度方向的拉应力σ其中，1天≤t＜28天；

步骤4、构建相对湿度-拉应力耦合模型：设与侧面A平行且距离为d的混凝土试件截面为截面B，则施加拉应力后截面B处的混凝土试件内部相对湿度为H₂，且H₂为拉应力σ的函数耦合模型，具体表达式为：

式中：

T为混凝土试件所处的环境温度；

R为理想气体常数，取值8.314J/(mol·K)；

ρ_L为水密度；

M_w为水的摩尔质量；

v为混凝土试件的泊松比，取值范围为0.1～0.25；

K_s为混凝土试件中固体骨架体积模量，为常量；

S₁为内部相对湿度H₁所对应的混凝土试件饱和度，为关于H₁的待求函数；

S₂为内部相对湿度H₂所对应的混凝土试件饱和度，为关于H₂的待求函数；

E_stat为混凝土试件的受拉静弹性模量，待求量；

E_dyn为混凝土试件的动弹性模量，待求量；

步骤5、求解S₁和S₂，具体表达式为：

其中：

G₁＝k₁αc(5-3)

式中，G₁表示凝胶孔隙在混凝土试件内部相对湿度为100％时的单位体积含水量；

k₁为混凝土试件中与凝胶孔水含量有关的材料参数，经验常量；

c为单位体积混凝土水泥含量，kg/m³；

α为水化度，能通过水化放热试验获得；

g₁为混凝土试件中与毛细孔水含量有关的材料参数，经验常量且g₁＞1；

α_∞为混凝土试件中水泥基材料的最终水化度；

K₁为混凝土试件中混凝土的材料参数；

w₀为单位体积混凝土中水泥初始含水量，kg/m³；

步骤6、求解E_stat，具体计算公式为：

式中：σ_1/3为1/3的破坏应力，MPa，通过对混凝土试件进行轴向抗拉强度试验获得；

ε_1/3为σ_1/3对应的应变值，με；

步骤7、求解E_dyn，具体计算公式为：

E_dyn＝ρV²(1+v)(1-2v)/(1-v)(7-1)

式中：ρ为混凝土密度，kg/m³；

V为纵向波速，利用混凝土试件的纵向尺寸除以纵向传播时间获得；

步骤8、获取相对湿度-拉应力耦合模型：将步骤3中的H₁和σ，步骤5中求解的S₁和S₂，步骤6中求解的E_stat，步骤7中求解的E_dyn，分别代入步骤4中的公式(4-1)中，进而得到完整的相对湿度-拉应力耦合模型。